申請日2014.10.28
公開(公告)日2015.02.18
IPC分類號C02F101/16; C02F9/10
摘要
本發(fā)明提供了一種含無機銨鹽廢水處理系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括雙極膜系統(tǒng)、第一套反滲透系統(tǒng)、第二套反滲透系統(tǒng)、預(yù)熱器和脫氨系統(tǒng)。廢水經(jīng)雙極膜系統(tǒng)分解得到純氨水的稀溶液和酸的稀溶液分別進入脫氨系統(tǒng)和第一套反滲透系統(tǒng)進行濃縮回收，雙極膜系統(tǒng)處理廢水的殘液經(jīng)第二套反滲透系統(tǒng)濃縮得到含無機銨鹽的反滲透濃水，其返回作為雙極膜系統(tǒng)鹽室進水，純水回收利用;由該工藝方法獲得的產(chǎn)品不存在混鹽，產(chǎn)品純度較高，可以直接回用;而且該工藝設(shè)備簡單、操作方便，整個過程無需加入任何化學(xué)試劑，充分實現(xiàn)了廢液的循環(huán)利用，成本低，具有良好的經(jīng)濟效益。
權(quán)利要求書
1.一種含無機銨鹽廢水處理系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括雙極膜系 統(tǒng)、第一套反滲透系統(tǒng)、第二套反滲透系統(tǒng)、預(yù)熱器和脫氨系統(tǒng)，雙極膜系統(tǒng) 的堿室與預(yù)熱器進水口相連，預(yù)熱器出水口與脫氨系統(tǒng)的進料口相連，雙極膜 系統(tǒng)的酸室與第一套反滲透系統(tǒng)的進料口相連，雙極膜系統(tǒng)的鹽室出口與第二 套反滲透系統(tǒng)相連，第二套反滲透系統(tǒng)的濃水室出口返回與所述雙極膜系統(tǒng)的 鹽室進口相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的廢水處理系統(tǒng)，其特征在于，所述雙極膜系統(tǒng) 的鹽室進水為含無機銨鹽的廢水;
優(yōu)選地，所述雙極膜系統(tǒng)的酸室的初始溶液為去離子水;
優(yōu)選地，所述雙極膜系統(tǒng)的堿室的初始溶液為去離子水。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的廢水處理系統(tǒng)，其特征在于，所述雙極膜系 統(tǒng)的陽極汲取液為硫酸溶液、鹽酸溶液或硝酸溶液中任意一種或至少兩種的組 合;
優(yōu)選地，所述雙極膜系統(tǒng)的陰極汲取液為硫酸鈉溶液、氯化鈉溶液、氯化 鉀溶液、硝酸鈉溶液或硝酸鉀溶液中任意一種或至少兩種的組合。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項所述的廢水處理系統(tǒng)，其特征在于，所述脫氨 系統(tǒng)包括精餾塔和冷凝器，精餾塔塔頂蒸汽出口與冷凝器相連，精餾塔塔底液 體出口與預(yù)熱器相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項所述的廢水處理系統(tǒng)，其特征在于，所述第一 套反滲透系統(tǒng)的濃水室和淡水室中液體為雙極膜系統(tǒng)處理廢水得到的酸溶液。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項所述的廢水處理系統(tǒng)，其特征在于，所述第二 套反滲透系統(tǒng)的濃水室和淡水室中液體為雙極膜系統(tǒng)處理廢水得到的殘液。
7.一種如權(quán)利要求1-6任一所述廢水處理系統(tǒng)的處理工藝，其特征在于， 所述處理工藝包括以下步驟：
(1)含無機銨鹽廢水經(jīng)預(yù)處理后進入雙極膜系統(tǒng)進行分解，得到濃度 ≤10%的氨水、濃度≤8%的酸溶液和殘液;
(2)步驟(1)中得到的氨水溶液經(jīng)預(yù)熱器加熱后進入脫氨系統(tǒng)中進行脫 氨處理，得到氨水濃縮液并回收，同時得到的工藝水也進行回收利用;
(3)步驟(1)中得到的酸溶液進入第一套反滲透系統(tǒng)，經(jīng)第一套反滲透 系統(tǒng)濃縮后的酸溶液進行回收利用，同時得到的純水進行回收利用;
(4)步驟(1)中得到的殘液進入第二套反滲透系統(tǒng)，經(jīng)過進一步濃縮后 得到反滲透濃水作為雙極膜系統(tǒng)的鹽室進水，同時得到的純水進行回收利用。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的處理工藝，其特征在于，步驟(2)中脫氨系統(tǒng) 的脫氨處理工藝如下：步驟(1)中得到的氨水溶液經(jīng)預(yù)熱器加熱后進入脫氨系 統(tǒng)的精餾塔中，在精餾塔中經(jīng)提留和精餾得到氨蒸汽，氨蒸汽經(jīng)冷凝器冷凝得 到氨水的濃縮液，氨水濃縮液經(jīng)回流提濃后回收，精餾塔塔底得到的液體經(jīng)預(yù) 熱器與步驟(1)中得到氨水溶液進行換熱冷卻后作為工藝水回收。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的處理工藝，其特征在于，步驟(1)中無機 銨鹽廢水中包括氯化銨、硫酸銨或硝酸銨中任意一種或至少兩種的組合物;
優(yōu)選地，步驟(2)中精餾塔塔底得到的液體中氨氮濃度≤200mg/L。
10.一種如權(quán)利要求1-6任一項所述的廢水處理系統(tǒng)的用途，其應(yīng)用于含 無機銨鹽廢水處理領(lǐng)域。
說明書
一種含無機銨鹽廢水處理系統(tǒng)、處理工藝及其應(yīng)用
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于廢水深度處理領(lǐng)域，尤其涉及一種含無機銨鹽廢水處理系統(tǒng)、 處理工藝及其應(yīng)用。
背景技術(shù)
在工業(yè)生產(chǎn)中，特別是在化工、醫(yī)藥制造業(yè)中，隨著大規(guī)模生產(chǎn)的進行常 伴隨無機銨鹽廢水的產(chǎn)生和排放，雖然這種無機銨鹽廢水中含有機雜質(zhì)較少， 無需采取復(fù)雜的預(yù)處理工藝，但是對無機銨鹽廢水的深度處理一直以來都是生 產(chǎn)企業(yè)的技術(shù)難題。
無機銨鹽廢水的無害化處理，主要包括以下幾種：吹脫法、生化法和電滲 析膜法等。其中，吹脫法在應(yīng)用過程中需要加入化學(xué)藥劑調(diào)節(jié)pH值，吹脫后廢 水中銨鹽殘留量過高，而且極易引起對大氣的二次污染等問題;生化法則主要 利用生化池，通過細(xì)菌分解銨鹽，最終形成氮氣排放，在生化反應(yīng)過程中，需 要加入碳源和菌種，如果水中銨鹽濃度稍高，即氨氮達到500mg/L時，會直接 影響菌種的活性導(dǎo)致菌種死亡，無法進行生化反應(yīng);電滲析膜法能將廢水中的 銨鹽大部分回收，但是處理后，水中殘留的氨氮濃度仍不能達標(biāo)排放，也無法 回用，會給生產(chǎn)企業(yè)造成很大的困擾。
近年來，膜技術(shù)和MVR技術(shù)因其清潔、節(jié)能優(yōu)勢明顯，被越來越多地應(yīng)用 到工業(yè)廢水的處理中。利用傳統(tǒng)的蒸發(fā)結(jié)晶法對含無機銨鹽的廢水直接進行蒸 發(fā)結(jié)晶得到的產(chǎn)品不僅純度較低、而且產(chǎn)品不能直接回用于生產(chǎn)、處理成本較 高、銨鹽的堆放也易產(chǎn)生二次污染等。
專利CN101935128A公開了一種含高濃度銨鹽和鈉鹽廢水的處理工藝，其 利用銨鹽與鈉鹽的溶解度隨溫度變化的特性差異，提供了一套蒸發(fā)濃縮結(jié)晶和 冷卻結(jié)晶相結(jié)合的分離出高純度銨鹽與鈉鹽的工藝，該工藝方法操作過程復(fù)雜 需要進行多次結(jié)晶分離，整個工藝過程中還需要加入化學(xué)試劑，與此同時高溫 蒸發(fā)耗能高，導(dǎo)致成本過高。
專利CN103787523A公開了一種雙極膜處理有色冶金廢水的工藝，其首先 利用過濾去除機械雜質(zhì)，再利用樹脂吸附去除重金屬離子，得到的鈉鹽廢水進 一步經(jīng)雙極膜處理得到氫氧化鈉和硫酸的稀溶液，該工藝主要針對含鈉鹽廢水 的處理，而且處理后的廢水仍然存在含有較多的鹽、得到的產(chǎn)品濃度不高等問 題，也不能實現(xiàn)達標(biāo)處理和近零排放，更不能解決冶金行業(yè)廣泛存在的氨氮廢 水污染問題。
由上可以看出，現(xiàn)有技術(shù)中主要存在以下問題：
(1)處理后的廢水中銨鹽殘留量過高，得到的產(chǎn)品純度低。
(2)處理過程中需要加入化學(xué)藥劑，同時處理過程中能耗高，過程復(fù)雜， 造成處理過程成本過高。
(3)處理過程中易引起對大氣的二次污染問題。
發(fā)明內(nèi)容
針對上述問題，本發(fā)明提供了一種含無機銨鹽廢水的處理系統(tǒng)及處理工藝， 該該工藝將雙極膜系統(tǒng)與精餾塔相結(jié)合，實現(xiàn)了無機銨鹽的充分分解，獲得的 純氨水和酸的稀溶液再進一步濃縮回收利用。整個工藝過程簡單、操作方便， 不需要添加化學(xué)藥劑，得到的產(chǎn)品純度較高，可以直接回用，節(jié)約生產(chǎn)成本的 同時無二次污染產(chǎn)生，達到了環(huán)境-經(jīng)濟的雙重效益。
為達此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：
一種含無機銨鹽廢水處理系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括雙極膜系統(tǒng)、第一套反滲透系 統(tǒng)、第二套反滲透系統(tǒng)、預(yù)熱器和脫氨系統(tǒng)，雙極膜系統(tǒng)的堿室與預(yù)熱器進水 口相連，預(yù)熱器出水口與脫氨系統(tǒng)的進料口相連，脫氨系統(tǒng)塔底出料口與預(yù)熱 器相連，雙極膜系統(tǒng)的酸室與第一套反滲透系統(tǒng)的進料口相連，雙極膜系統(tǒng)的 鹽室出口與第二套反滲透系統(tǒng)相連，第二套反滲透系統(tǒng)的濃水室出口返回與所 述雙極膜系統(tǒng)的鹽室進口相連接。
所述雙極膜系統(tǒng)的鹽室進水為含無機銨鹽的廢水。
所述雙極膜系統(tǒng)的酸室的初始溶液為去離子水。
所述雙極膜系統(tǒng)的堿室的初始溶液為去離子水。
所述雙極膜系統(tǒng)的陽極汲取液為硫酸溶液、鹽酸溶液或硝酸溶液中任意一 種或至少兩種的組合，所述組合典型但非限制性的實例有：硫酸溶液和鹽酸溶 液的組合，鹽酸溶液和硝酸溶液的組合，硫酸溶液、鹽酸溶液和硝酸溶液的組 合等。
所述雙極膜系統(tǒng)的陰極汲取液為硫酸鈉溶液、氯化鈉溶液、氯化鉀溶液、 硝酸鈉溶液或硝酸鉀溶液中任意一種或至少兩種的組合，所述組合典型但非限 制性的實例有：硫酸鈉溶液和氯化鈉溶液的組合，氯化鈉溶液和氯化鉀溶液的 組合，氯化鉀溶液和硝酸鈉溶液的組合，硝酸鈉溶液和硝酸鉀溶液的組合，硫 酸鈉溶液、氯化鈉溶液、氯化鉀溶液和硝酸鈉溶液的組合等。
所述脫氨系統(tǒng)包括精餾塔和冷凝器，精餾塔塔頂蒸汽出口與冷凝器相連， 精餾塔塔底液體出口與預(yù)熱器相連，使從精餾塔塔底流出的含氨濃度很低的清 水經(jīng)預(yù)熱器與純氨水的稀溶液換熱冷卻后回收利用，使物料和能量均得到循環(huán) 利用。
所述第一套反滲透系統(tǒng)的濃水室和淡水室中液體為雙極膜系統(tǒng)處理廢水得 到的酸的稀溶液。
所述第二套反滲透系統(tǒng)的濃水室和淡水室中液體為雙極膜系統(tǒng)處理廢水得 到的殘液。
以上所述廢水處理系統(tǒng)的處理工藝，該工藝包括以下步驟：
(1)含無機銨鹽廢水進入雙極膜系統(tǒng)進行分解，得到濃度≤10%的氨水的稀 溶液、濃度≤8%的酸的稀溶液和殘液;
(2)步驟(1)中得到的氨水的稀溶液經(jīng)預(yù)熱器加熱后進入脫氨系統(tǒng)中進 行脫氨處理，得到氨水濃縮并回收，同時得到的工藝水也進行回收利用;
(3)步驟(1)中得到的酸溶液進入第一套反滲透系統(tǒng)，經(jīng)第一套反滲透 系統(tǒng)濃縮后的酸溶液進行回收利用，如可以用作離子交換洗柱，同時得到的純 水進行回收利用;
(4)步驟(1)中得到的殘液進入第二套反滲透系統(tǒng)，經(jīng)過進一步濃縮后 得到的含無機銨鹽的反滲透濃水作為雙極膜系統(tǒng)的鹽室進水，同時得到的純水 進行回收利用。
所述步驟(2)中脫氨系統(tǒng)的脫氨處理工藝如下：
步驟(1)中得到的氨水溶液經(jīng)預(yù)熱器加熱后進入脫氨系統(tǒng)的精餾塔中，在 精餾塔中經(jīng)提留和精餾得到氨蒸汽，氨蒸汽從塔頂經(jīng)冷凝器冷凝得到氨水的濃 縮液，氨水濃縮液經(jīng)回流提濃后回收，精餾塔塔底得到的液體經(jīng)預(yù)熱器與步驟 (1)中得到氨水溶液進行換熱冷卻后作為工藝水回收。
步驟(1)中得到的氨水的稀溶液的濃度可為10%、9.5%、9%、8.5%、8%、 7.5%、7%、6.5|%、6%、5.5%、5%、4.5%、4%、3.5%、3%、2.5%、2%、 1.5%、1%、0.5%或0等。
步驟(1)中得到的酸的稀溶液的濃度可為8%、7.5%、7%、6.5%、6%、5%、 4.5%、4%、3.5%、3%、2.5%、2%、1.5%、1%、0.5%或0等。
步驟(1)中無機銨鹽廢水中包括氯化銨、硫酸銨或硝酸銨中任意一種或至 少兩種的組合物，所述組合典型但非限制性的實例有：氯化銨和硫酸銨的組合 物，硫酸銨和硝酸銨的組合物或氯化銨、硫酸銨和硝酸銨的組合物。
步驟(2)中精餾塔塔底得到的液體中氨氮濃度≤200mg/L，例如200mg/L、 190mg/L、180mg/L、170mg/L、160mg/L、150mg/L、140mg/L、130mg/L、 12mg/L、110mg/L、100mg/L、90mg/L、80mg/L、70mg/L、60mg/L、50mg/L、 40mg/L、30mg/L、20mg/L、10mg/L或0mg/L等。
以上所述的廢水處理系統(tǒng)的用途，其應(yīng)用于含無機銨鹽廢水處理領(lǐng)域。
有益效果：
(1)本發(fā)明利用雙極膜系統(tǒng)分解無機銨鹽獲得純氨水和酸溶液，實現(xiàn)了無 機銨鹽的充分分解，獲得的純氨水和酸的稀溶液再進一步進入脫氨系統(tǒng)和反滲 透進行濃縮回收，獲得的產(chǎn)品不存在混鹽，產(chǎn)品純度較高，得到的氨水濃度高 于15%，可以直接回用。
(2)處理過程中不需要再添加任何化學(xué)試劑，工藝設(shè)備簡單、操作方便， 實現(xiàn)了廢液的循環(huán)利用，節(jié)約成本，具有良好的經(jīng)濟效益。
(3)處理過程中實現(xiàn)了物料的循環(huán)利用，不會產(chǎn)生二次污染，從而實現(xiàn)了 廢水的資源化回收利用，是一種符合市場需求的資源化工藝方法，具有良好的 市場前景。
